Закономерности и природа наведенной сейсмичности в областях тектонических и техногенных воздействий по натурным и лабораторным данным

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-47-02003

НазваниеЗакономерности и природа наведенной сейсмичности в областях тектонических и техногенных воздействий по натурным и лабораторным данным

Руководитель Пономарев Александр Вениаминович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук , г Москва

Конкурс №12 - Конкурс 2016 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (DST)

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-402 - Механизмы возникновения землетрясений, очаг, предвестники землетрясений

Ключевые слова наведенная сейсмичность, физика землетрясений, триггерные воздействия, афтершоки, РСА интерферометрия, лабораторное моделирование сейсмичности, физика разрушения горных пород

Код ГРНТИ37.31.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Главная цель проекта: с использованием новых методов и новых данных выполнить комплексное исследование и обобщение закономерностей развития наведенной и афтершоковой сейсмичности, получить новые представления об их природе и физических механизмах. Исследования будут опираться на новые методы анализа сейсмических каталогов, данные новых лабораторных экспериментов, включая впервые проводимые исследования образцов из индийских сверхглубоких скважин, расположенных в области очагов землетрясений в зоне наведенной сейсмичности Койна-Варна, результаты анализа сейсмических данных совместно с анализом динамики полей смещений по данным спутниковой радарной интерферометрии и результатов их геодинамического моделирования в районах наведенной сейсмичности и очаговых зон тектонических землетрясений. Решение этой задачи актуально для понимания природы и динамики сейсмического процесса в целом. В перспективе результаты проекта будут востребованы для решения принципиальных физических вопросов, лежащих в основе проблем моделирования и контроля развития опасных геодинамических процессов вследствие антропогенной деятельности и конкретизации концепции прогнозирования опасности индуцированных землетрясений. Сейсмический процесс контролируется действием различного рода обратных связей, формирующих и регулирующих эволюцию сейсмичности. Выявить и изучить эти связи в стационарном режиме трудно, поскольку фоновые вариации сейсмичности невелики, а природа их обычно плохо известна. Режимы наведенной сейсмичности являются откликом литосферы на достаточно сильные тектонические и техногенные воздействия, выводящие ее в некоторой области из стационарного состояния. В этих режимах наиболее ярко проявляются характер и особенности тех ключевых свойств среды и действующих в ней физических механизмов, которые управляют динамикой сейсмичности. Одной из наиболее перспективных областей для фундаментальных исследований по физике землетрясений является классический район наведенной внутриплитной сейсмичности Койна-Варна в западной Индии. Здесь на ограниченной территории регулярно происходят землетрясения с М > 5 уже более 50 лет после заполнения водохранилищ в 1962 г. и 1993 г. Возникновение землетрясений в этой области связывают с их инициацией вариациями уровня воды. При этом явно или неявно принимается, что очаговые зоны будущих землетрясений находятся в неустойчивом состоянии, когда небольшие по сравнению с прочностью литосферы дополнительные напряжения способны инициировать землетрясения. Быстро возрастающий в последнее время интерес к изучению условий возникновения неустойчивых сейсмических подвижек обусловлен открывающимися техническими возможностями получить новые прямые данные о физико-химических процессах и свойствах среды непосредственно на глубинах, где формируются очаги землетрясений, при повышенных температурах, давлениях и меняющихся флюидодинамических воздействиях. Уникальные работы по глубокому научному бурению выполняются в настоящее время в районе водохранилищ Койна и Варна, в результате чего в ближайшее время предполагается пройти очаговую область разрушительного землетрясения 1967-го года и получить керны пород непосредственно из этой области с глубины около 5 км и более. В настоящем проекте предусмотрен петрофизический анализ этих геоматериалов и проведение лабораторных экспериментов на сервоуправляемых прессах для моделирования переходных режимов разрушения, возникающих при различных условиях деформирования и способах инициирования процесса разрушения, непосредственно на образцах из сверхглубоких скважин в очаговой зоне землетрясений в области Койна-Варна. Лабораторное моделирование направлено на прояснение природы и механизмов формирования метастабильных областей и реализации режимов их разрушения. Основное содержание работ по проекту составляют следующие комплексные исследования: - сбор и формирование баз разномасштабных сейсмических и геофизических данных, полученных в научно-исследовательских организациях России и Индии, а также в мировых сейсмологических центрах, включая спутниковые снимки, выполненные радарами с синтезированной апертурой (РСА), по районам активного проявления наведенной и афтершоковой сейсмичности (районы крупных водохранилищ, очаговые области землетрясений); - анализ сейсмических и геофизических данных в области наведенной сейсмичности Койна-Варна совместно с анализом данных спутниковой радарной интерферометрии о смещениях земной поверхности; - анализ сейсмических данных в очаговых зонах землетрясений совместно с анализом данными спутниковой радарной интерферометрии в этих областях; - лабораторное моделирование наведенной сейсмичности и афтершоковых процессов на уникальном прессовом оборудовании Института физики Земли РАН с целью оценки физических параметров процесса разрушения и выявления факторов, определяющих особенности возбужденных сейсмических режимов с использованием уникальной коллекции образцов из глубоких скважин, расположенных в очаговой зоне землетрясений, вызванных заполнением водохранилищ Койна и Варна; - физическая интерпретация результатов; выявление закономерностей режимов наведенной и индуцированной сейсмичности, вызванных различными причинами и в различных условиях. Научная новизна поставленной задачи заключается в рассмотрении наведенной сейсмичности в областях природных и техногенных воздействий с единых физических позиций – как проявлений общей динамики сейсмичности в ответ на различные возбуждающие факторы, в переходе от традиционных для сейсмологии региональных оценок к оценкам физических параметров процесса разрушения, с привлечением данных лабораторного моделирования неустойчивости пород очаговой зоны. Впервые анализ сейсмических данных в областях наведенной сейсмичности и очаговых зонах тектонических землетрясений будет выполнен совместно с анализом данных спутниковой радарной интерферометрии о смещениях земной поверхности. Методическая новизна заключается в комплексности исследования, включающего в себя анализ разномасштабных натурных сейсмических данных в совокупности с данными спутниковой радарной интерферометрии, лабораторного моделирования изучаемых явлений с использованием уникальных образцов горных пород из очаговой области землетрясений. Такой подход позволяет преодолеть описательный характер геолого-геофизических построений и выполнить требования методологии физического исследования применительно к поставленной задаче. Выполнение проекта позволит выявить и обобщить закономерности возбужденных сейсмических режимов различного характера, конкретизировать механизмы их реализации, что в свою очередь, будет способствовать получению новых знаний о природе и динамике сейсмического процесса в целом и создаст актуальный для Российской Федерации и Индии научно-технический задел для развития физических основ прогноза индуцированных землетрясений, контроля афтершоковой сейсмичности и, в конечном итоге, уменьшения экономических последствий от воздействия сейсмических катастроф и повышения сейсмической безопасности территорий.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Смирнов В.Б., Шринагеш Д., Пономарев А.В., Чадда Р., Михайлов В.О., Потанина М.Г., Карташов И.М., Строганова С.М. Режим сезонных вариаций наведенной сейсмичности в области водохранилищ Койна-Варна, Западная Индия Физика Земли (год публикации - 2017)

2. Михайлов В.О., Арора К., Пономарев А.В., Шринагеш Д., Смирнов В.Б., Чадда Р. Наведенная сейсмичности в районе водохранилищ Койна и Варна, Западная Индия: обзор современных данных и гипотез Физика Земли (год публикации - 2017)

Публикации

1. Арора K., Чадда Р.К., Шрину И., Селлес А., Шринагеш Д., Смирнов В.Б., Пономарев А.В., Михайлов В.О. Lineament Fabric from Airborne LiDAR and its Influence on Triggered Earthquakes in the Koyna-Warna Region, Western India Journal Geological Society of India, Vol.90, December 2017, pp.670-677 (год публикации - 2017)

2. Смирнов В.Б., Михайлов В.О., Пономарев А.В., Арора К., Чадда Р., Шринагеш Д. О динамике сезонных компонент наведенной сейсмичности в области Койна-Варна, Западная Индия Физика Земли (год публикации - 2018)

3. Михайлов В.О., Киселева Е.А., Арора К., Тимошкина Е.П., Смирнов В.Б., Чадда Р., Пономарев А.В., Шринагеш Д. Новые данные об Олюторском землетрясении, полученные с применением спутниковой радарной интерферометрии Вулканология и сейсмология (год публикации - 2018)

4. Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Арора К., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П., Патонин А.В. Изменение строения поверхностного слоя гетерогенного твердого тела (гнейса) при сдвиге Физика твердого тела, том 59, вып. 7, с.1319-1322 (год публикации - 2017)
10.21883/FTT.2017.07.44595.462

5. Смирнов В.Б., Пономарев А.В., Карцева Т.И., Михайлов В.О., Чадда Р.К., Айдаров Ф. Динамика наведенной сейсмичности при заполнении Нурекского водохранилища Физика Земли (год публикации - 2018)

Публикации

1. Веттегрень В.И., Arora K., Пономарев А.В., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П., Кулик В.Б. Изменение строения поверхностей базальта и гранита при трении Физика твердого тела, том 60, вып. 5, с. 965-969 (год публикации - 2018)
10.21883/FTT.2018.05.45796.343

2. Михайлов В. О., Киселева Е. А., Тимошкина Е. П., Смирнов В. Б., Пономарев А. В., Дмитриев П. Н., Карташов И. М., Хайретдинов С. А., Арора К., Чадда Р., Шринагеш Д. Совместная интерпретация наземных и спутниковых данных для землетрясения Горха, Непал, 25.04.2015 Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2018. Т. 15. № 4. С. 119–127 (год публикации - 2018)
10.21046/2070-7401-2018-15-4-119-127

3. Казначеев П.А., Майбук З.-Ю.Я., Пономарев А.В., Смирнов В.Б., Бондаренко Н.Б. Оценка статистических параметров потока событий термоакустической эмиссии по данным датчика интегральной акустики Актуальные проблемы метода акустической эмиссии (АПМАЭ-2018): Всероссийская конференция с международным участием (Тольятти, 28 мая – 1 июня 2018): сборник материалов, Актуальные проблемы метода акустической эмиссии (АПМАЭ-2018): Всероссийская конференция с международным участием (Тольятти, 28 мая – 1 июня 2018): сборник материалов / отв. ред. Д.Л. Мерсон, А.Ю. Виноградов. – Тольятти: Изд-во ТГУ, 2018. С. 107-108 (год публикации - 2018)

4. Arora K., Srinu Y., Gopinadh D., Chadha R. K., Raza H., Михайлов В., Пономарев А., Киселева Е., Смирнов В. Lineaments in Deccan Basalts: The Basement Connection in the Koyna–Warna RTS Region Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 108, No. 5B, pp. 2919–2932 (год публикации - 2018)
10.1785/0120180011

5. Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Arora K., Haris Raza, Мамалимов Р.И., Щербаков И.П., Фокин И.В. Наносекундная динамика разрушения гетерогенных природных тел при трении Физика твердого тела, 2018, том 60, вып. 11, с. 2260-2264 (год публикации - 2018)
10.21883/FTT.2018.11.46674.057

6. Патонин А.В., Шихова Н.М., Пономарев А.В., Смирнов В.Б. Module system of continuous acoustic emission registration for laboratory studies of the rocks destruction processes Seismic Instruments, 2019. V. 55, Issue 3 (год публикации - 2019)
10.21455/si2018.3-3

7. Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Arora K., Мамалимов Р.И., Кулик В.Б. Infrared spectroscopy study of the shear crack surfaces structure in rocks Seismic Instruments (год публикации - 2019)
10.21455/si2018.4-3

8. Смирнов В.Б., Пономарев А.В., Станчиц С.А., Потанина М.Г., Патонин А.В., Dresen G., Narteau C., Bernard P., Строганова С.М. Лабораторное моделирование афтершоковых последовательностей: зависимость параметров Омори и Гутенберга-Рихтера от напряжений Физика Земли (год публикации - 2019)

9. Лапшин В.Б., Смирнов В.Б., Скубачевский А.А., Пономарев А.В., Патонин А.В., Хромов А.А., Потанина М.Г. Numerical and Laboratory Experiments on the Destruction of Construction Materials under the Impact of an Electromagnetic Field Moscow University Physics Bulletin, Vol. 73, No. 5, pp. 558–563. (год публикации - 2018)
10.3103/S0027134918050119